[发明专利]利用地热能进行化工生产的系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及地热能利用和化工生产领域，尤其涉及一种利用地热能进行化工生产的系统及其方法；具体地说，本发明是利用CO₂作为地热开发的传热介质，产生的高温CO₂作为化工生产中的原料或供热介质。

背景技术

地热能是一种绿色、可再生的能源；地热资源可分为天然热水资源和高温岩体地热资源（也称干热岩）。我国有着极为丰富的干热岩资源，很多地方具有优越的开发条件，如西藏羊八井地区、云南腾冲地区、海南琼北地区、台湾、东南沿海地区和长白山天池等地区。地热能常用于发电，但低温地热能（一般低于150℃）的热能利用率较小，发电效果较差；若能将该部分能量较好地利用将具有很大的经济和环保价值。

化工生产中有很多化学反应需要在高温条件下进行；或为吸热反应，需要外部提供大量的热量。这些吸热反应或高温反应条件需要消耗大量热量，如今大多化工生产中利用热蒸汽供热，热蒸汽主要来源于热电机组或锅炉房。这类供热方式消耗了大量的化石燃料，既增加了化工生产成本，又会增加二氧化碳的排放对环境造成污染。

如果在化工生产中将地热能利用起来，会极大地降低化工生产成本和避免环境污染问题。干热岩地热资源开发中，CO₂作为传热介质具有清洁、环保及低耗能等优点；CO₂也可作为一些化工产品的生产原料，如甲烷、甲醇、一氧化碳、醇脂和醚脂类等，这些化学反应需要高温环境或为高温吸热反应。因此将地热能开发产出纯净的高温CO₂作为化工生产所需的原料，可减少或免去热电机组或锅炉房供热，这样可极大地降低化工生产的能耗及成本，也减少了CO₂的排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用地热能进行化工生产的系统及其方法，具有使用成本低、效率高、清洁和可大规模使用等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一、利用地热能进行化工生产的系统

在地表上，设置有CO₂罐、CO₂注入泵、外部CO₂气源、净化器、换热器、第1反应釜、第2反应釜和催化剂；

在地层中，设置有回注井、生产井和换热裂隙网络；

外部CO₂气源、CO₂罐、CO₂注入泵、回注井、换热裂隙网络、生产井和净化器依次连通，得到具有高热能和净化的CO₂；

第1路，净化器和第1反应釜连通，在第1反应釜中盛装有催化剂8，其输入口是第1反应原料的进口，其输出口是第1反应产品的出口，实现第1化工生产；

第2路，净化器、换热器和CO₂罐依次连通，实现热能的循环；在换热器内设置有第2反应釜，在第2反应釜内盛装有催化剂，其输入口是第2反应原料的进口，其输出口是第2反应产品的出口，实现第2化工生产。

二、利用地热能进行化工生产的方法

①将CO₂注入地下-201；

②使CO₂地下换热-202；

③得到高温CO₂-203；

④分为第1、2路

第1路：

A、在第1反应釜中CO₂参与化学反应-204；

B、得到第1化工产品；

第2路：

a、给第2反应釜供热-205；

b、使CO₂循环回注到步骤②-207。

本发明具有以下优点和有益效果：

①可充分利用地热能，极大地降低了化工生产中的耗能成本；

②不仅减少化石燃料的使用，而且CO₂参与化学反应，能够实现碳减排目标；

③CO₂在地下换热过程，有部分CO₂可与岩石发生反应而固化实现CO₂地质封存的目标；

④使用CO₂作为传热介质或反应原料，可以充分利用化工生产中产生CO₂副产品，不仅提高化工企业生产的附加值，而且实现环境保护；

总之，本发明将地热能充分利用到化工生产上，不仅实现了生产成本的降低，也极大地实现了环境保护的目的。

附图说明

图1是本系统的结构方框图；

图2是本方法的工作流程图。

图中：